Abstract
あなたの体のすべての細胞の中には、DNAが入っている。 このDNAの一部は、タンパク質をどのように作るかを体に伝えます。 しかし、このDNAの多くはタンパク質を作ることはなく、「ジャンクDNA」と呼ばれることもあります。 最近の研究では、ジャンクDNAのある特定の部分の変異（個人間の違い）が、癌のリスクを高める可能性があることが示された。 科学者たちは、MSR1リピートと呼ばれるジャンクDNAの一種に注目した。 彼らは、MSR1リピートが癌を引き起こす遺伝子の末端に付着して「尾」を形成し、短い尾が乳癌と前立腺癌のリスクを増加させることを示しました。 これは、癌の診断や治療をより良くすることができるかもしれない、エキサイティングな発見です。
私たちの体のすべての細胞の中には、DNAと呼ばれる細長い分子があります。 DNAはあなた自身の個人的な取扱説明書であり、あなたの体が知るべきことをすべて教えてくれます。 DNA は、あなたの目の色、肌の色、背の高さ、さらには筋肉が短距離走に適しているか、マラソンに適しているかなどを決定しています。 本物の取扱説明書と同じように、DNAの指示は一連の文字で書かれています。 DNAには、A、T、G、Cの4つの文字がありますが、これらの文字が組み合わさって、タンパク質の命令を綴っています。 タンパク質は、細胞の構成要素です。 あなたの脳、心臓、その他すべての器官は、たくさんの異なるタンパク質でできています。 1つのタンパク質を作るのに必要なDNAの文字は、”遺伝子 “と呼ばれています。 4382>
2万個以上です！
そのとおり、あなたの体のすべての細胞には、2万個以上の遺伝子があり、それぞれが異なるタンパク質の命令を綴っているのです！
そして、あなたの体のすべての細胞には、2万個以上の遺伝子があり、それぞれが異なるタンパク質の命令を綴っているのです！
そのとおり、あなたの体のすべての細胞には、2万個以上の遺伝子があり、それぞれが異なるタンパク質の命令を綴っています。 遺伝子は、染色体という構造に沿って並んでいます。 染色体はDNAの巨大な分子で、細胞の中に収まるようにきつく巻かれています。 すべての人間の細胞は23対の染色体を持っています。
- 図1 – 各細胞を図書館と想像してください。
- 図書館には23組の本棚があり、細胞の中には23組の染色体があります。 本棚には本があり、その一冊一冊が遺伝子です。 図書館には、本棚が2つずつあるので、どの本も2冊ずつあります。 本の中には、A、T、C、Gという文字がたくさんの組み合わせで入っていて、これがひとつのタンパク質の作り方を教えてくれる。 しかし、遺伝子と遺伝子の間には、タンパク質を作らない他のDNA文字がたくさんあるのです。 これは、タンパク質の秘密のコードの一部ではないので、「ノンコーディングDNA」と呼ばれています。 かつて科学者たちは、DNAの中で重要なのは遺伝子だけだと思っていました。 そのため、ノンコーディングDNAを「ジャンクDNA」と呼び、ゴミのようなものだと考えていたのです。 ジャンクDNAの中には、同じ文字列を何度も繰り返しているものがあり、これをリピートDNAと呼んでいます。 そう、科学者は想像力に欠けるのです。
- 図2 – それぞれの染色体（本棚）にはたくさんの遺伝子（本）がある。 しかし、本（遺伝子）はすべて隣り合っているわけではなく、本と本の間にはバラバラの紙が挟まっています。 本の間に紙が挟んであり、その紙が付録のように本の後ろについていることもあります。 この紙にはDNAの文字が書かれていますが、タンパク質の秘密の暗号の一部ではありません。 この紙は「ジャンクDNA」と呼ばれるものです。 たとえば、CATを何度も何度も言うなど、非常に繰り返しの多い言葉もあります。 ゲノムの中で、ある文字列が何度も繰り返されることを、私たちはこれを「リピート DNA」と呼びました。 これは特殊な辞書で、互いに同じ、あるいは似た意味を持つ単語を教えてくれるものです。 たとえば、シソーラスで “big” を調べると、”large, massive, enormous” がリストアップされるかもしれません。 次の文章はすべて正しく、同じ意味であることに同意していただけると思います。
The cat sat on a filthy mat.
The cat sat on a muddy mat.
同じことが DNA でも起こりえます。 あるタンパク質をどのように作るかを体に伝える文字の並びを遺伝子と呼ぶことを覚えていますか？ たくさんの異なる人々の遺伝子の文字を見ていると想像してください。 その文字は、ほとんどどの人も同じですが、時には、類語辞典から別の言葉を使うように、別の文字が使われることがあります。 例えば、目の色の遺伝子を調べると、青い目の人用、緑の目の人用、茶色の目の人用、灰色の目の人用のものがあります。 文字が少し違うだけで、どれも正しい遺伝子のバージョンなのです。 このような小さな正常な違いを、私たちは「自然変異」と呼んでいます。
ジャンクDNAとがん
ジャンクDNAにも自然変異があるのです。 最近、アンナ・ローズ博士らは、ジャンクDNAの自然変異ががんのリスクを高める可能性があることを示しました。 これらの細胞はあまりにも速く分裂し、腫瘍と呼ばれる危険なしこりを引き起こします。 癌は非常に一般的な病気です。癌にかかったことのある人を知っていたり、癌患者の話をニュースで聞いたことがあるかもしれません。 がんは、体のさまざまな部分に影響を及ぼす可能性があります。 乳がんは通常女性が罹患し、約8人に1人が人生のある時点で乳がんに罹患することになります。 前立腺がんは男性に発症し、乳がんと同様に一般的です。 そこで、ジャンクDNAの自然変異が、どのようにこれらの癌のリスクを高めるのか、
研究者たちは、MSR1リピートと呼ばれるジャンクDNAの1つの特定のタイプに注目しました。 彼らは、MSR1リピートのクラスターが、しばしば遺伝子のごく近くに存在することを発見しました。 というのも、このジャンク DNA のクラスターは、既知の癌を引き起こす遺伝子の末尾に実際に引っかかっていたからです。 図2を振り返ってみると、緩い紙（ジャンクDNA）が本（遺伝子）の間にあったり、付録のように本の端に挟まっていたりすることがわかります。 今回のケースでは、そのバラバラの紙が本の後ろのページに入っていたのです。 MSR1の繰り返しは、癌を引き起こす遺伝子の尻尾のようなものだと考えればよいでしょう。 4382>
MSR1 Repeats Show a Lot of Natural Variation
まず、研究者は長さの自然変異を調べるために、多くの異なる人々のMSR1尾を調べました。 そして、彼らはそれをたくさん発見しました 4382>
- 図3
- 研究者は、MSR1反復（青丸）が、がん原因遺伝子の末端に尾を形成することを発見しました（図2の本の裏表紙にある、緩い紙の付録のようなものです）。 彼らは、イギリスとオーストラリアから集まった大勢の人々のMSR1テールを調べ、テールの長さに自然変異があることを発見しました。 3663>
染色体は2本1組で、各人ともすべての遺伝子を2つずつ持っていることを思い出してください。 つまり、すべての人ががんを引き起こす遺伝子を2つ、そしてMSR1の尾部を2つ持っているのです! つまり、片方の染色体には短い尾があり、もう片方の染色体には長い尾があるのです。 4382>
科学者たちは、遺伝子の末端が、その遺伝子から作られるタンパク質の量や量をコントロールするのに重要であることを理解していました。 遺伝子にコントロールスイッチがあると想像してください。 遺伝子が「オフ」のときは、その遺伝子からタンパク質は作られず、「オン」のときは、その遺伝子からタンパク質が作られます。 より正確には、遺伝子は照明の調光スイッチのようにコントロールすることができるのです。 遺伝子は単純にオンかオフかではなく、オフ、弱い光、中程度の光、明るい光のどれかにすることができるのです 科学者たちは、MSR1の尾部が、がんを引き起こす遺伝子の調光スイッチになっているのではないかと考えたのです。 彼らは複雑な実験を行い、短い尾部は長い尾部より多くのタンパク質を生成することを示しました。
- 図4-MSR1尾部はがん原因遺伝子の調光スイッチのように働く
- 短い尾部はスイッチの明るい設定で、多くのタンパク質が生成される。 逆に、ロングテールは薄暗い設定であり、遺伝子からあまりタンパク質が生成されないことを意味します。
乳がんと前立腺がんにおけるMSR1リピート
次に研究者は、これががんにとって何を意味するかを考えました。 他の科学者たちはすでに、乳がんや前立腺がんの腫瘍に、このがんを引き起こす遺伝子が作り出すタンパク質が多く存在することを発見していました。 ローズ博士とその同僚たちは、短い尾が明暗のスイッチとなり、癌を引き起こすタンパク質を大量に生産することを見抜いていた（必要なら、図4をもう一度見て思い出してほしい）。 そこで、この遺伝子に短い尾部がある人は、乳がんや前立腺がんのリスクがあるのではないかと考えたのです
まず、乳がんについて調べました。 彼らは乳癌に罹患した英国の女性のグループと、同じ数の乳癌でない女性のグループを調べました。 そして、それぞれの女性の染色体にある癌を引き起こす遺伝子の MSR1 の尾の長さを測定しました（誰もが各染色体を 2 本ずつ持っていることを思い出してください）。 その結果、乳がんの女性は、MSR1の尾が短い人が多いことがわかりました。 実際、数学を使って、両方の染色体に短い尾がある人は、若くして乳がんになる可能性が5倍も高いことを示しました。 また、片方の染色体が短いだけでも、乳がんになる確率は2倍近くになります。
次に、前立腺がんについて調べました。 今度はオーストラリアの男性で前立腺癌の人と、同じ数の前立腺癌でない人を調べました。 ここでもまた、MSR1が短鎖であることが前立腺癌のリスクであることがわかった。
次は？
私たちの細胞内のDNAがどのように制御されているかを知ることは、非常に素晴らしいことです。 MSR1の繰り返しが調光スイッチのように作用することを発見したのは、科学者たちにとって非常にエキサイティングなことでした。 遺伝子がどのように制御されているかを理解することは、いまや科学の重要な一部です。 でも、これを人助けに使えるのでしょうか？ おそらく！
あなたのDNAは、生まれたときから死ぬまでほとんど変わりません。 つまり、科学者が人々の血液を検査し、若いときのMSR1の尾の長さを知ることができるのです。 そうすれば、どの人の染色体が短いかがわかり、乳がんや前立腺がんのリスクが高いかどうかがわかる。 この情報は、医師がこれらの人々をより注意深く観察するのに役立ち、できれば癌を非常に早期に発見することができるようになります。 4382>
しかし、私たちは、新しい遺伝子検査の倫理についても考える必要があります。 倫理は遺伝学とどんな関係があるのでしょうか？
医療倫理とは、科学実験の道徳性、つまり、研究を行うことが正しいか間違っているかどうかを見る哲学の一種です。 医療倫理は医学において特に重要です。なぜなら、私たちはしばしば人間、あるいは人間のサンプル（DNAサンプルのような）を使って実験をしているからです。 科学者は研究プロジェクトを実行する前に、「倫理委員会」と呼ばれる専門家のグループから許可を得なければならず、彼らはその研究が倫理的に正しいかどうかを検討します。 私自身のDNAを使うのは倫理的によろしくありません。 なぜなら、研究をしていると、まったく予期しないことがわかることがあるからです。 もし、自分が不治の重病の遺伝子変異を持っていることを偶然発見したら、どうしたらいいのでしょう？ 4382＞＜9744＞しかし私は、ジャンクDNAの尾の長さの検査を受けることを選択します。 というのも、がんは非常に深刻な病気ですが、治療法があるのです。 もし検査を受けて、リスクが高いことがわかれば、病気に対する心構えができるはずです。 定期的に検診を受け、もし病気になったとしても早期に治療を受けることができるでしょう。 しかし、もし治療法のない別の病気の遺伝子検査があるとしたら、その検査は受けたくないですね。 4382>
がんの新しい治療法もできるかもしれませんね。 今回の研究で、MSR1リピートががんに重要であることがわかりました。 ですから、薬剤師がMSR1リピートをターゲットにした薬を作ることができるようになるかもしれません。 4382>
がんになるリスクを高める遺伝子の変化を理解することは、がんと闘い続ける上で本当に重要なことです。 この新しい発見によって、科学者や医師がより早くがんを発見し、新しく改良された治療法を作ることができるようになればと願っています。 そして、これらはすべて、いわゆる「ジャンクDNA」からのものです！
結局のところ、それほどゴミではないのでしょうか？
用語集
DNA: 人間の遺伝暗号を構成する文字で、A、T、G、Cのいずれかです。
タンパク質。
タンパク質：体内のすべての細胞の構成要素。
遺伝子：1つのタンパク質を作る命令を綴った一連のDNA文字。
染色体：体のすべての細胞内にある巨大なDNAの列
非コード化DNA。
非コード化DNA：遺伝子の一部ではないDNA文字で、タンパク質の命令を綴ったものではない
ゲノム。
ゲノム：すべての染色体上のすべてのDNAの完全なセットのための名前。
自然変異：異なる人々の遺伝コードの間の小さな違い。
がん。 体の一部の細胞が制御不能になり、成長してしこりや腫瘍を形成する病気。
化学療法。 がん細胞と戦う薬物。
Conflict of Interest Statement
著者は、本研究が利益相反の可能性と解釈される商業的または金銭的関係のない状態で行われたことを宣言します。
原典論文
Rose, A. M., Krishan, A., Chakarova, C. F., Moya, L., Chambers, S. K., Hollands. M., et al. 2018. MSR1リピートは遺伝子発現を調節し、乳がんおよび前立腺がんのリスクに影響する。 Ann. Oncol. 29(5):1292-1303. doi:10.1093/annonc/mdy082
Reference
Rose, A. M., Krishan, A., Chakarova, C. F., Moya, L., Chambers, S., Hollands, M.、et al. 2018.。 MSR1リピートは遺伝子発現を調節し、乳がんおよび前立腺がんのリスクに影響する。 Ann. Oncol. 29(5):1292-1303. doi:10.1093/annonc/mdy082
Cancer Research UK Website Statistics(がん研究UKウェブサイト統計). で入手可能。 http://www.cancerresearchuk.org/health-professional/cancer-statistics/risk/lifetime-risk (Accessed: March 1, 2018).
Kontos, C. K., and Scorilas, A. 2012. カリクレイン関連ペプチダーゼ（KLKs）：新規がんバイオマーカーの遺伝子ファミリー。 Clin. Chem. Lab. Med. 50(11):1877–91. doi:10.1515/cclm-2012-0247
- 図2 – それぞれの染色体（本棚）にはたくさんの遺伝子（本）がある。 しかし、本（遺伝子）はすべて隣り合っているわけではなく、本と本の間にはバラバラの紙が挟まっています。 本の間に紙が挟んであり、その紙が付録のように本の後ろについていることもあります。 この紙にはDNAの文字が書かれていますが、タンパク質の秘密の暗号の一部ではありません。 この紙は「ジャンクDNA」と呼ばれるものです。 たとえば、CATを何度も何度も言うなど、非常に繰り返しの多い言葉もあります。 ゲノムの中で、ある文字列が何度も繰り返されることを、私たちはこれを「リピート DNA」と呼びました。 これは特殊な辞書で、互いに同じ、あるいは似た意味を持つ単語を教えてくれるものです。 たとえば、シソーラスで “big” を調べると、”large, massive, enormous” がリストアップされるかもしれません。 次の文章はすべて正しく、同じ意味であることに同意していただけると思います。
